JP6225492B2 - 光学ユニット、及び、波長選択スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、光学ユニット、及び、波長選択スイッチに関する。

特許文献１には、波長選択スイッチが記載されている。特許文献１に記載の波長選択スイッチは、波長多重光を入射するファイバアレイと、ファイバアレイから入射した波長多重光を分光するグレーティングと、グレーティングで分光された光を所定の位置に集光するリトローレンズと、リトローレンズにより集光された光を反射するＭＥＭＳミラーアレイを有するＭＥＭＳモジュールと、これらが実装されるベースとを有している。

特開２００７−１７８５２３号公報

特許文献１に記載の波長選択スイッチにおいては、次のようにしてＭＥＭＳモジュールの位置の調整を行う。すなわち、特許文献１に記載の波長選択スイッチにおいては、ベースに突設された一対のピンの間にＭＥＭＳモジュールを配置すると共に、ＭＥＭＳモジュールとピンとの間に所定の厚さの板を配置する。そして、その板を変更することにより、ＭＥＭＳモジュールの位置の調整を行う。このように、特許文献１に記載の波長選択スイッチにあっては、ピンと板とを用いることによりＭＥＭＳモジュールの位置の調整の容易化を図っている。

しかしながら、特許文献１に記載の波長選択スイッチの構成により、ＭＥＭＳモジュールの位置の調整が容易化されたとしても、ＭＥＭＳミラーアレイに対するビーム位置のずれを補正するためには、ファイバアレイやグレーティング等の他の光学部材の位置の調整がさらに必要である。このため、特許文献１に記載の波長選択スイッチにあっては、ビーム位置のずれに起因したロスを低減することが容易でない。

ところで、上述した波長選択スイッチのように、波長多重光を所定の波長成分ごとに分光する光学装置においては、分光後の各波長成分の光同士のクロストークを防止するために、波長多重光のビーム径を拡大するためのビーム拡大光学系をグレーティングの前段に設けることが望ましい。そのようにビーム拡大光学系を設けた波長選択スイッチにおいて、上述したようなロスを低減するためには、例えば、ビーム拡大光学系における波長多重光の入射位置を調整してビーム位置を補正することが考えられる。

ところが、ビーム拡大光学系への波長多重光の入射位置を、ビーム拡大光学系の入射面に対して平行移動させると、ビーム拡大光学系からの波長多重光の出射位置の変動量が、ビーム拡大光学系の拡大率に比例して大きくなってしまう。このため、そのような方法ではビーム位置の微調整が困難である。

本発明は、そのような事情に鑑みてなされたものであり、ビーム位置を微調整可能な光学ユニット、及び波長選択スイッチを提供することを課題とする。

本発明の一側面は、光学ユニットに関する。この光学ユニットは、光ファイバの一端に接続され、光ファイバからの光をコリメートしてコリメート光を出射するコリメート光学系と、コリメート光学系から出射したコリメート光を入射面から入射すると共にビーム径を拡大して出射するビーム拡大光学系と、コリメート光学系及びビーム拡大光学系を主面に搭載する光学基板と、光学基板の主面に垂直な第１の方向に沿った第１の回転軸の周りに光ファイバの一端及びコリメート光学系を回転させることによって、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射角度を変更するための回転機構と、を備える。

この光学ユニットにおいては、回転機構によって、その回転軸の周りにコリメート光学系等を回転させることにより、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射角度を変更する。このように、ビーム拡大光学系への光の入射角度を変更した場合には、ビーム拡大光学系からの光の出射角度の変動量がビーム拡大光学系の拡大率に比例しない（例えば拡大率に反比例する）。このため、この光学ユニットによれば、ビーム位置の微調整が可能となる。

本発明の一側面に係る光学ユニットにおいては、ビーム拡大光学系は、光学基板の主面に平行な第２の方向に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系であるものとすることができる。この場合、回転機構における第１の回転軸とビーム拡大光学系におけるビームの拡大方向とが直交することとなるので、回転機構によるコリメート光学系等の回転方向を、ビーム拡大光学系におけるビームの拡大方向に制限することが可能となる。

本発明の一側面に係る光学ユニットにおいては、コリメート光学系は、第１の方向に沿って配列された複数の光ファイバのそれぞれの一端に接続されたコリメータアレイであるものとすることができる。この場合、複数の光ファイバの一端とコリメータアレイとを一括して第１の回転軸の周りに回転させることができる。このため、例えば、ある光ファイバからの光を別の光ファイバに戻すような光学装置に対して好適に適用することができる。

本発明の一側面に係る光学ユニットにおいては、コリメート光学系は、光ファイバからの光の入射部及び出射部を有し、第１の回転軸は、コリメート光学系の出射部よりもコリメート光学系の入射部側に位置しているものとすることができる。この場合、コリメート光学系の入射部により近い位置を中心としてコリメート光学系等を回転させることとなる。そのため、コリメート光学系等の回転によって、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射位置を適度に変動させることができる。これにより、例えば、ビーム拡大光学系の拡大倍率が比較的大きい場合であっても、ビーム拡大光学系から出射される光の到達位置の変動量を十分に確保することができる。その結果、ビーム拡大光学系から出射される光の到達位置の調整を効率的に行うことが可能となる。

本発明の一側面に係る光学ユニットにおいては、コリメート光学系は、光ファイバからの光の入射部及び出射部を有し、第１の回転軸は、コリメート光学系の入射部よりもコリメート光学系の出射部側に位置しているものとすることができる。この場合、コリメート光学系の出射部により近い位置を中心としてコリメート光学系等を回転させることとなる。そのため、コリメート光学系等を回転させた際に、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射位置の変動を小さくすることができる。

本発明の一側面に係る光学ユニットは、ビーム拡大光学系から出射した光の向きを調整する光軸調整手段をさらに備えることができる。この場合、ビーム拡大光学系からの光の出射角度の変動を補償することが可能となる。

ここで、本発明の他の側面は、波長選択スイッチに関する。この波長選択スイッチは、入力ポートと出力ポートとを含む複数の光ファイバの一端に接続され、入力ポートからの波長多重光をコリメートしてコリメート光を出射するコリメータアレイと、コリメータアレイから出射したコリメート光を入射面から入射すると共にビーム径を拡大して出射するビーム拡大光学系と、ビーム拡大光学系から出射した光を所定の波長成分ごとに分光して出射する分光素子と、コリメータアレイ、ビーム拡大光学系、及び分光素子を主面に搭載する光学基板と、分光素子から出射した光を所定の波長成分ごとに異なる出力ポートに向けて反射するための複数の反射面を有する光学エンジンと、光学基板の主面に垂直な第１の方向に沿った回転軸の周りに複数の光ファイバの一端及びコリメータアレイを回転させることによって、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射角度を変更するための回転機構と、を備える。

この波長選択スイッチにおいては、回転機構によって、その回転軸の周りにコリメータアレイ系等を回転させることにより、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射角度を変更する。上述したように、ビーム拡大光学系への光の入射角度を変更した場合には、ビーム拡大光学系からの光の出射角度の変動量がビーム拡大光学系の拡大率に比例しない。このため、この波長選択スイッチによれば、ビーム位置（例えば、光学エンジンの各反射面への光の入射位置）を微調整することが可能となるので、ロスを低減することが容易となる。

本発明の他の側面に係る波長選択スイッチにおいては、複数の光ファイバは、第１の方向に沿って配列されており、ビーム拡大光学系は、光学基板の主面に平行な第２の方向に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系であり、分光素子は、ビーム拡大光学系から出射した光を第２の方向に分光するものとすることができる。この場合、回転機構における第１の回転軸とビーム拡大光学系におけるビームの拡大方向とが直交することとなるので、回転機構によるコリメータアレイ等の回転方向を、ビーム拡大光学系におけるビームの拡大方向に制限することが可能となる。また、ビームの拡大方向と分光方向とが一致することとなるので、分光後の光同士のクロストークを確実に抑制することができる。

本発明の他の側面に係る波長選択スイッチにおいては、コリメータアレイは、入力ポートからの波長多重光の入射部及び出射部を有し、第１の回転軸は、コリメータアレイの出射部よりもコリメータアレイの入射部側に位置しているものとすることができる。この場合、コリメータアレイの入射部により近い位置を中心としてコリメータアレイ等を回転させることとなる。そのため、コリメータアレイ等の回転によって、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射位置を適度に変動させることができる。これにより、例えば、ビーム拡大光学系の拡大倍率が比較的大きい場合であっても、ビーム拡大光学系から出射される光の到達位置の変動量を十分に確保することができる。その結果、ビーム拡大光学系から出射される光の到達位置の調整を効率的に行うことが可能となる。

本発明の他の側面に係る波長選択スイッチにおいては、コリメータアレイは、入力ポートからの波長多重光の入射部及び出射部を有し、第１の回転軸は、コリメータアレイの入射部よりもコリメータアレイの出射部側に位置しているものとすることができる。この場合、コリメータアレイの出射部により近い位置においてコリメータアレイ等を回転させることとなる。そのため、コリメータアレイ等を回転させた際に、ビーム拡大光学系の入射面に対するコリメート光の入射位置の変動量を小さくすることができる。

本発明の他の側面に係る波長選択スイッチは、第１の回転軸に沿った第２の回転軸の周りに分光素子を回転させることにより、分光素子から出射される光の向きを調整する光軸調整手段をさらに備えることができる。また、本発明に係る波長選択スイッチは、光学エンジンの反射面の角度を変更するように光学エンジンを制御することにより、反射面で反射される光の向きを調整する制御手段をさらに備えることができる。これらの場合には、ビーム拡大光学系からの光の出射角度の変動を補償することにより、さらなるロスの低減が可能となる。

本発明によれば、ビーム位置を微調整可能な光学ユニット、及び波長選択スイッチを提供することができる。

本実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式的な断面図である。 図１に示された波長選択スイッチの動作を説明するための模式図である。 一般的なビーム拡大光学系の一例の構成を示す平面図である。 図１に示された波長選択スイッチの要部拡大平面図である。 図４に示された保持部材の変形例を示す平面図である。 ＬＣＯＳによって構成される位相変調素子の一例を示す断面図である。

以下、本実施形態に係る光学ユニット、及び波長選択スイッチについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の図面における寸法比率は、実際のものとは異なる場合がある。

図１は、本実施形態に係る波長選択スイッチの構成を示す模式的な断面図である。図２は、図１に示された波長選択スイッチの動作を説明するための模式図である。図１に示される波長選択スイッチ１は、本実施形態に係る光学ユニットの一実施形態を含むものであるので、以下では、その波長選択スイッチ１について主に説明する。図１に示されるように、波長選択スイッチ１は、光学基板１０と、電気基板２０と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー（光学エンジン）４０と、複数の光ファイバ５０とを備えている。なお、光学基板１０には開口１０ｈが設けられており、その開口１０ｈの直上には折り返しミラー１５が配置されている。光学基板１０の表面（主面）１０ｆには、波長選択スイッチ１の機能を実現するための種々の光学部品が搭載されている。

図２を参照して波長選択スイッチ１の動作について説明する。図２に示されるように、波長選択スイッチ１においては、まず、入力ポート（光ファイバ５０）から波長多重光Ｌ１が入力される。入力ポートから入力された波長多重光Ｌ１は、例えば複数のプリズム１２から構成されるビーム拡大光学系１６を通過することによって、そのビーム径が拡大される。ビーム径の拡大率は、例えば１２倍〜１５倍程度である。ビーム拡大光学系１６においてビーム径が拡大された波長多重光Ｌ２は、回折格子１３に入射する。回折格子１３に入射した波長多重光Ｌ２は、所定の波長成分ごとに分散されて回折格子１３から出射される。回折格子１３を通過した各波長成分の光Ｌ３は、図示しない折り返しミラー等によって光路を調整された後に、ＭＥＭＳミラー４０の反射面に導かれる。

ＭＥＭＳミラー４０の反射面に入射した各波長成分の光Ｌ３は、波長成分ごとに異なる方向に反射され、上述した経路を逆にたどりつつ、それぞれ異なる出力ポート（光ファイバ５０）から出力される。つまり、ＭＥＭＳミラー４０は、各波長成分の光Ｌ３を入射すると共に、波長成分ごとに異なる出力ポートに向けて出射する。なお、図２においては、回折格子１３からの各波長成分の光Ｌ３うちの所定の波長成分の光を代表して示している。したがって、ＭＥＭＳミラー４０は、各波長成分の光Ｌ３のそれぞれに対応して設けられた複数の反射面を有しており、それぞれ独立して光路を切り替えることができる。また、ＭＥＭＳミラー４０は、電気基板２０に搭載された駆動回路２１と電気的に接続されて駆動され、当該駆動回路２１は、電気的に接続された制御部２２からの制御信号によって動作が制御される。

引き続いて、図１，４を参照して波長選択スイッチ１の構成について説明する。光学基板１０の表面１０ｆに搭載される光学部品は、光ファイバ５０から出射されてＭＥＭＳミラー４０に向かう光の光路上において、コリメータアレイ（コリメート光学系）１１、ビーム拡大光学系（例えば複数のプリズム１２）１６、回折格子（分光素子）１３、集光レンズ１４、及び折り返しミラー１５の順に配列されている。

コリメータアレイ１１は、複数の光ファイバ５０の一端に接続され、入力ポートとしての光ファイバ５０からの波長多重光をコリメートしてコリメート光Ｌ１を出射する。また、コリメータアレイ１１は、入力ポートとしての光ファイバ５０からの波長多重光の入射部１１ａと出射部１１ｂとを有している。ビーム拡大光学系１６は、コリメータアレイ１１から出射したコリメート光Ｌ１を入射面１６ｓから入射すると共にビーム径を拡大して出射する。ビーム拡大光学系１６は、光学基板１０の表面１０ｆに平行な方向（第２の方向）に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系であり、例えば複数のプリズム１２の組み合わせによって構成される。回折格子１３は、ビーム拡大光学系１６から出射した光Ｌ２を所定の波長成分ごとに分光して出射する。回折格子１３は、入射した光Ｌ２を光学基板１０の表面１０ｆに平行な方向（第２の方向）に分光する。ＭＥＭＳミラー４０は、回折格子１３から出射した各波長成分の光Ｌ３を所定の波長成分ごとに異なる出力ポートに向けて反射するための複数の反射面を有する。

ここで、図３を参照して、一般的なビーム拡大光学系の一例について説明する。図３に示されるビーム拡大光学系Ｓは、一対のプリズムＰ１，Ｐ２から構成されたアナモルフィック光学系であり、その拡大率（アナモ比）はＢ／Ａである。このようなビーム拡大光学系Ｓにおいて、その入射面（プリズムＰ１の入射面）Ｓａに対する光の入射位置を、入射角度を一定に保った状態で△Ｖ１だけ移動すると（すなわち平行移動すると）、その出斜面（プリズムＰ２の出射面）Ｓｂにおける光の出射位置の変動量△Ｖ２が、拡大率Ｂ／Ａに比例して大きくなる。

このようなビーム拡大光学系Ｓに相当するビーム拡大光学系１６を備える波長選択スイッチ１において、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射位置を平行移動すると、同様にして、ビーム拡大光学系１６からの出射位置がビーム拡大光学系１６の拡大率に比例して大きくなる。このため、そのような方法では、ＭＥＭＳミラー４０の各反射面に対する光Ｌ３の入射位置（ビーム位置）の微調整が困難である。本実施形態に係る波長選択スイッチ１は、そのような事情に鑑み、ビーム位置を容易に微調整可能とするための構成を備えている。

すなわち、図４に示されるように、波長選択スイッチ１は、コリメータアレイ１１を保持する保持部材（回転機構）８０をさらに備えている。コリメータアレイ１１は、保持部材８０を介して光学基板１０の表面１０ｆに搭載されている。保持部材８０は、光学基板１０の表面１０ｆに垂直な方向（紙面に垂直な方向：第１の方向）に沿った回転軸（第１の回転軸）Ａ１の周りに回転可能に構成されている。つまり、保持部材８０は、コリメータアレイ１１及び光ファイバ５０の一端を回転軸Ａ１の周りに（すなわち、光学基板１０の表面１０ｆに平行な面内において）回転可能に保持している。

波長選択スイッチ１においては、このような保持部材８０を用いて、コリメータアレイ１１及び光ファイバ５０の一端を回転軸Ａ１の周りに回転させることにより、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射角度を変更することができる。ビーム拡大光学系１６へのコリメート光Ｌ１の入射角度を変更した場合、ビーム拡大光学系１２からの光Ｌ２の出射角度の変動量は、ビーム拡大光学系１６の拡大率に比例しない（反比例する）。このため、この波長選択スイッチ１によれば、保持部材８０の回転によってビーム位置を容易に微調整することが可能となり、ひいては、容易にロスを低減することが可能となる。

特に、本実施形態においては、保持部材８０の回転軸Ａ１は、コリメータアレイ１１の入射部１１ａよりも出射部１１ｂ側に配置されている。したがって、コリメータアレイ１１は、その出射部１１ｂにより近い位置を中心として回転することとなる。つまり、コリメータアレイ１１の出射部１１ｂの位置は、コリメータアレイ１１の回転に際してあまり変動しない。そのため、コリメータアレイ１１を回転させた際、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射位置の変動量を小さくすることができる。

また、本実施形態においては、ビーム拡大光学系１６が、光学基板１０の表面１０ｆに平行な方向（紙面に平行な方向：第２の方向）に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系であり、保持部材８０の回転軸Ａ１が光学基板１０の表面１０ｆに垂直であるので、コリメータアレイ１１等の回転方向を、ビーム拡大光学系１６のビーム拡大方向に制限することが可能となる。

なお、波長選択スイッチ１は、回折格子１３を、それぞれ、回転軸Ａ１に沿った回転軸Ａ２の周りに回転させることによって、回折格子１３からそれぞれ出射される光Ｌ３の光軸の向きを調整する光軸調整手段９０をさらに備えている。

また、波長選択スイッチ１においては、駆動回路２１が、ＭＥＭＳミラー４０の各反射面の角度を変更するようにＭＥＭＳミラー４０を制御することにより、ＭＥＭＳミラー４０の反射面で反射される光の光軸の向きを調整する制御手段として機能する。このように、波長選択スイッチ１においては、回折格子１３やＭＥＭＳミラー４０において光軸の向きを調整することによって、ビーム拡大光学系１６からの光の出射角度の変動を補償し、さらなるロスの低減が可能となる。

以上の実施形態は、本発明に係る光学ユニット及び波長選択スイッチの一実施形態を説明したものである。したがって、本発明に係る光学ユニット及び波長選択スイッチは、上述したものに限定されない。本発明に係る光学ユニット及び波長選択スイッチは、各請求項の要旨を変更しない範囲において、任意に上述したものを変更したものとすることができる。

例えば、上述した実施形態においては、保持部材８０の回転軸Ａ１を、コリメータアレイ１１の入射部１１ａよりもコリメータアレイ１１の出射部１１ｂ側に位置するものとした。しかしながら、図５に示されように、保持部材８０の回転軸Ａ１は、コリメータアレイ１１の出射部１１ｂよりもコリメータアレイ１１の入射部１１ａ側に位置するものとしてもよい。この場合には、コリメータアレイ１１の入射部１１ａにより近い位置を中心としてコリメータアレイ１１等を回転させることとなる。そのため、コリメータアレイ１１等の回転によって、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射位置を適度に変動させることができる。

ここで、ビーム拡大光学系１６におけるビーム径の拡大倍率が、例えば２０倍〜４０倍程度と比較的大きい場合には、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射角度の変動量が小さいと、ビーム拡大光学系１６から出射される光Ｌ２の到達位置の変動量もさらに小さくなるおそれがある。そのような場合には、上述したように、コリメータアレイ１１の入射部１１ａにより近い位置を中心としてコリメータアレイ１１等を回転させることによって、ビーム拡大光学系１６の入射面１６ｓに対するコリメート光Ｌ１の入射位置を適度に変動させれば、ビーム拡大光学系１６から出射される光Ｌ２の到達位置の変動量を十分に確保することができる。その結果、ビーム拡大光学系１６におけるビーム径の拡大倍率が比較的大きい場合であっても、光Ｌ２の到達位置の調整を効率的に行うことが可能となる。

また、上述した実施形態においては、波長選択スイッチ１に適用されるビーム拡大光学系の一例として、複数のプリズムで構成されるアナモルフィック光学系を例示したが、波長選択スイッチ１に適用されるビーム拡大光学系はこれに限定されず、例えば、アナモルフィックレンズを用いたアナモルフィック光学系としてもよい。

また、上述した実施形態においては、光軸調整手段９０は、回折格子１３を回転させるものとしたが、回折格子を複数用いる光学系を採用する場合には、そのうちのいずれかのみを回転させるものとしてもよいし、全ての回折格子に光軸調整手段を設けることもできる。

また、上記の波長選択スイッチ１においては、ＭＥＭＳミラー４０が電気基板２０に搭載されるものとしたが、ＭＥＭＳミラー４０の搭載の態様はこれに限定されない。すなわち、ＭＥＭＳミラー４０は、光学基板１０に搭載されてもよいし、或いは、光学基板１０及び電気基板２０以外の他の部材に搭載されてもよい。

さらに、光学エンジンは、ＭＥＭＳミラー４０に限定されず、例えば、透過型液晶素子と複屈折結晶とによって構成される素子や、ＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicon）や、ＤＬＰ（Digital Light Processing）等の任意の光偏向素子とすることができる。

例えば、波長選択スイッチ１においては、ＭＥＭＳミラー４０に代えて、図６に示される位相変調素子１７を採用することができる。図６は、ＬＣＯＳによって構成される位相変調素子の一例を示す断面図である。図６に示されるように、位相変調素子１７は、シリコン基板１７１と、シリコン基板１７１の主面上に設けられた複数の画素電極１７２とを有する。複数の画素電極１７２は、シリコン基板１７１の主面に沿って二次元状に配列されている。また、シリコン基板１７１の主面上には、液晶層１７３、透明電極１７４、及びカバーガラス１７５が順に配置されている。

そして、透明電極１７４と複数の画素電極１７２との間に形成される電界の大きさに応じて、液晶層１７３に入射した各波長成分の光Ｌ３の位相が変調される。この位相変調量は、画素電極１７２ごとに異なる大きさの電界が形成されることにより、画素ごとに異なる大きさとなる。なお、位相変調素子１７の変調面１７ａは、複数の画素電極１７２、液晶層１７３、及び透明電極１７４によって主に構成される。また、図６には、変調面１７ａに回折格子状の位相変調パターンを呈示したときの画素ごとの位相変調量を、グラフＧ１１として概念的に示されている。

変調面１７ａでは、０（ｒａｄ）から２π（ｒａｄ）にかけて位相変調量が階段的に増加し、２π（ｒａｄ）に達すると、再び０（ｒａｄ）に戻り、０（ｒａｄ）から２π（ｒａｄ）にかけて位相変調量が階段的に増加する。このような位相変調パターンにより、階段状に単調増加する回折格子状の位相変調パターンが実質的に実現される。そして、このような位相変調パターンが呈示された変調面１７ａに各波長成分の光Ｌ３が入射すると、回折格子の周期に応じた出射角θでもって各波長成分の光Ｌ３が反射する。つまり、位相変調素子１７は、ＬＣＯＳによって構成されており、回折格子１３から出射した光Ｌ３を所定の波長成分ごとに異なる出力ポートに向けて反射するための複数の反射面（例えば変調面１７ａにおける各画素）を有する光学エンジンである。

このような位相変調素子１７を用いて入力光（各波長成分の光Ｌ３）を所望の出力ポートに結合させるための偏向制御を行う場合には、変調面１７ａにおいてスイッチング方向（例えば入出力ポートの配列方向）に拡大されたビームを用いることが好適である。これは、階段状に単調増加する回折格子状の位相変調パターンが変調面１７ａにおいてスイッチング方向に形成されるため、ビーム（各波長成分の光Ｌ３）内に含まれる画素数を多くすることによって、より精緻な回折格子状の位相変調パターンによりビームの位相変調を行うことが可能となるためである。

例えば、ビーム拡大光学系１６と位相変調素子１７との間に集光素子を配置すると共に、その集光素子によってスイッチング方向におけるビーム径とスイッチング方向に垂直な方向におけるビーム径とが変換されたビーム（すなわちアスペクト比が変換されたビーム）を変調面１７ａに入射する場合がある。その場合には、ビーム拡大光学系１６と位相変調素子１７との間にその集光素子が介在させられているため、ビーム拡大光学系１６においてスイッチング方向と垂直な方向にビームを拡大すれば、変調面１７ａにおいてスイッチング方向に拡大されたビームが形成される。このような位相変調素子１７による偏向制御に好適なビーム拡大光学系１６におけるビーム拡大倍率は、例えば２０倍〜４０倍程度と比較的大きい。

したがって、このような場合には、上述したように、コリメータアレイ１１の入射部１１ａにより近い位置を中心としてコリメータアレイ１１等を回転させれば、ビーム拡大光学系１６から出射されるビームの到達位置の変動量を十分に確保することができ、ビームの到達位置の調整を効率的に行うことが可能となる。一方、コリメータアレイ１１の出射部１１ｂにより近い位置を中心としてコリメータアレイ１１等を回転させれば、ビームの到達位置の調整を精密に行うことが可能となる。

１…波長選択スイッチ、１０…光学基板、１０ｆ…表面（主面）、１１…コリメータアレイ（コリメート光学系）、１１ａ…入射部、１１ｂ…出射部、１３…回折格子（分光素子）、１６…ビーム拡大光学系、１６ｓ…入射面、１７…位相変調素子（光学エンジン）、２１…駆動回路（制御手段）、４０…ＭＥＭＳミラー（光学エンジン）、５０…光ファイバ、８０…保持部材（回転機構）、９０…光軸調整手段、Ａ１…回転軸（第１の回転軸）、Ａ２…回転軸（第２の回転軸）、Ｌ１…コリメート光、Ｌ２，Ｌ３…光。

Claims (12)

1. 光ファイバの一端に接続され、前記光ファイバからの光をコリメートしてコリメート光を出射するコリメート光学系と、
   前記コリメート光学系から出射した前記コリメート光を入射面から入射すると共にビーム径を拡大して出射するビーム拡大光学系と、
   前記コリメート光学系及び前記ビーム拡大光学系を主面に搭載する光学基板と、
   前記光学基板の前記主面に垂直な第１の方向に沿った第１の回転軸の周りに前記光ファイバの前記一端及び前記コリメート光学系を回転させることによって、前記ビーム拡大光学系の入射面に対する前記コリメート光の入射角度を変更するための回転機構と、
   を備える光学ユニット。
2. 前記ビーム拡大光学系は、前記光学基板の前記主面に平行な第２の方向に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系である、請求項１に記載の光学ユニット。
3. 前記コリメート光学系は、前記第１の方向に沿って配列された複数の光ファイバのそれぞれの一端に接続されたコリメータアレイである、請求項１又は２に記載の光学ユニット。
4. 前記コリメート光学系は、前記光ファイバからの光の入射部及び出射部を有し、
   前記第１の回転軸は、前記コリメート光学系の出射部よりも前記コリメート光学系の入射部側に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ユニット。
5. 前記コリメート光学系は、前記光ファイバからの光の入射部及び出射部を有し、
   前記第１の回転軸は、前記コリメート光学系の入射部よりも前記コリメート光学系の出射部側に位置している、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光学ユニット。
6. 前記ビーム拡大光学系から出射した光の向きを調整する光軸調整手段をさらに備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学ユニット。
7. 入力ポートと出力ポートとを含む複数の光ファイバの一端に接続され、前記入力ポートからの波長多重光をコリメートしてコリメート光を出射するコリメータアレイと、
   前記コリメータアレイから出射した前記コリメート光を入射面から入射すると共にビーム径を拡大して出射するビーム拡大光学系と、
   前記ビーム拡大光学系から出射した光を所定の波長成分ごとに分光して出射する分光素子と、
   前記コリメータアレイ、前記ビーム拡大光学系、及び前記分光素子を主面に搭載する光学基板と、
   前記分光素子から出射した光を前記所定の波長成分ごとに異なる前記出力ポートに向けて反射するための複数の反射面を有する光学エンジンと、
   前記光学基板の主面に垂直な第１の方向に沿った回転軸の周りに前記複数の光ファイバの前記一端及び前記コリメータアレイを回転させることによって、前記ビーム拡大光学系の入射面に対する前記コリメート光の入射角度を変更するための回転機構と、
   を備える波長選択スイッチ。
8. 前記複数の光ファイバは、前記第１の方向に沿って配列されており、
   前記ビーム拡大光学系は、前記光学基板の前記主面に平行な第２の方向に沿ってビーム径を拡大するアナモルフィック光学系であり、
   前記分光素子は、前記ビーム拡大光学系から出射した光を前記第２の方向に分光する、請求項７に記載の波長選択スイッチ。
9. 前記コリメータアレイは、前記入力ポートからの前記波長多重光の入射部及び出射部を有し、
   前記第１の方向に沿った回転軸は、前記コリメータアレイの出射部よりも前記コリメータアレイの入射部側に位置している、請求項７又は８に記載の波長選択スイッチ。
10. 前記コリメータアレイは、前記入力ポートからの前記波長多重光の入射部及び出射部を有し、
    前記第１の方向に沿った回転軸は、前記コリメータアレイの入射部よりも前記コリメータアレイの出射部側に位置している、請求項７又は８に記載の波長選択スイッチ。
11. 前記第１の方向に沿った回転軸に沿った第２の回転軸の周りに前記分光素子を回転させることにより、前記分光素子から出射される光の向きを調整する光軸調整手段をさらに備える、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。
12. 前記光学エンジンの前記反射面の角度を変更するように前記光学エンジンを制御することにより、前記反射面で反射される光の向きを調整する制御手段をさらに備える、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の波長選択スイッチ。

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